一種實體深基礎法計算群樁基礎承載力的教具的制作方法
【專利摘要】本發明提供了一種實體深基礎法計算群樁基礎承載力的教具，包括承臺、地基土板、基礎模型和4個應力擴散組件，所述基礎模型為長方體，承臺和地基土板分別固定于基礎模型的頂面和底面上，承臺的下表面上開設有4個安裝槽，4個安裝槽的位置與基礎模型的4條頂邊相對應；所述應力擴散組件包括卷軸和卷面，所述卷面呈梯形，卷面的上底邊固定于安裝槽中、下底邊與卷軸固連，卷軸的尺寸小于安裝槽的尺寸，地基土板上設有卷軸固定位；該教具通過4個應力擴散組件模擬實體深基礎的應力擴散，卷面即為自樁邊頂部的各側邊沿水平方向向下產生的角度為α的應力擴散面，通過實體模型模擬群樁基礎的受力情況，便于學生理解，提高教學效果，縮短教學用時。
【專利說明】
一種實體深基礎法計算群樁基礎承載力的教具
技術領域
[0001]本發明涉及一種實體深基礎法計算群粧基礎承載力的教具，屬于基礎工程學教學器械技術領域。
【背景技術】
[0002]在基礎工程學粧基礎教學過程中，群粧基礎承載力計算是一個非常重要環節，其計算方法有實體深基礎法和等代墩基法等，其中實體深基礎法難于理解，概念抽象，需要有較好空間想象能力。當群粧基礎的粧數超過8根，且粧的排數超過2排時，群粧基礎的群粧承載力計算可以采用實體深基礎法，這種計算方法的理解直接關系到群粧基礎承載力的設計計算正確與否，授課過程中教師需要用到現場多個圖片，通過這些圖片，引導學生進行理解、消化。
[0003]該知識點的教學時間耗時長、往往不能在有效的時間內達到如期的教學效果；學生在這種計算方法的理解上不夠深刻透徹，基于該問題的存在，需要制作一實體模型，既便于教師授課，又便于學生理解，來提高教學效果，縮短教學用時。

【發明內容】

[0004]本發明的目的在于克服現有技術的不足并提供一種實體深基礎法計算群粧基礎承載力的教具，通過實體模型模擬群粧基礎的受力情況，便于學生理解，提高教學效果，縮短教學用時。
[0005]實現本發明目的所采用的技術方案為，一種實體深基礎法計算群粧基礎承載力的教具，包括承臺、地基土板、基礎模型和4個應力擴散組件，所述基礎模型為長方體，承臺和地基土板分別固定于基礎模型的頂面和底面上，承臺的下表面上開設有4個安裝槽，4個安裝槽的位置與基礎模型的4條頂邊相對應;所述應力擴散組件包括卷軸和卷面，所述卷面呈梯形，卷面的上底邊固定于安裝槽中、下底邊與卷軸固連，卷軸的尺寸小于安裝槽的尺寸，地基土板上設有4組固定組件，4組固定組件呈矩形分布并且分別平行于基礎模型的各底邊，所述固定組件包括I個以上卷軸固定位。
[0006]所述基礎模型由粧間土模型和9根以上粧構成，粧嵌于粧間土模型內部開設的粧孔中并且與粧孔間隙配合。
[0007]所述粧間土模型由左部和右部通過銷軸鉸接構成，左部與右部的連接面上設有粧孔。
[0008]所述地基土板的中心設有形狀和尺寸均與基礎模型底面相同的接觸面，基礎模型活動安裝于接觸面上。
[0009]所述卷軸固定位為與卷軸相匹配的固定槽，固定槽的兩側設有向下凹陷的取物槽。
[0010]所述卷面呈折扇扇面狀，卷面的材料為透明材料。
[0011]由上述技術方案可知，本發明提供的實體深基礎法計算群粧基礎承載力的教具，主體包括承臺、地基土板、基礎模型和4個應力擴散組件，基礎模型由粧間土模型和嵌于粧間土模型內部開設的粧孔中的各粧構成，基礎模型的各粧與承臺下表面連接，各粧與承臺共同模擬實際建筑中的群粧基礎，地基土板固定于基礎模型的底面上，模擬地基土體;實體深基礎法中為了計算群粧基礎的承載力，將群粧基礎中的粧和粧間土不分，視為一個整體，形成實體深基礎，本發明提供的教具中，基礎模型由粧間土模型和9根以上粧構成，承臺、粧和粧間土模型即為實體深基礎法中抽象出的實體深基礎，實際建筑中，荷載通過承臺傳遞下去，粧側摩阻力所承擔的部分荷載可視為自粧邊頂部的各側邊沿水平方向向下分別產生一角度為α的應力擴散面，應力擴散后粧端底面產生一應力擴散底面，本發明提供的教具中，通過4個應力擴散組件模擬實體深基礎的應力擴散，應力擴散組件包括卷軸和呈梯形的卷面，承臺的下表面上與基礎模型的4條頂邊相對應的位置開設有4個安裝槽，4個安裝槽分別用于放置4個應力擴散組件，安裝槽的位置為承臺的下表面與基礎模型的頂邊相接觸的位置，因此安裝槽即為應力擴散的始發端，應力擴散后在粧端底面產生一應力擴散底面，本發明提供的教具中地基土板上設有呈矩形分布并且分別平行于基礎模型的各底邊的4組固定組件，4組固定組件所圍的區域即為應力擴散底面，卷面的上底邊固定于安裝槽中、下底邊與卷軸固連，將卷軸通過固定組件固定，卷面模擬自粧邊頂部的各側邊沿水平方向向下產生的角度為α的應力擴散面，由于承臺所承受力的不同，對應的角度α也不同，本發明中固定組件包括I個以上卷軸固定位，將卷軸固定于不同的卷軸固定位上可改變卷面與基礎模型側面之間的夾角，即改變角度α。
[0012]當群粧基礎的粧數超過8根，且粧的排數超過2排時，群粧基礎的群粧承載力計算可以采用實體深基礎法，為便于學生對實體深基礎法的理解，粧間土模型設計為由左部和右部通過銷軸鉸接構成的結構，左部與右部的連接面穿過一排粧孔，在講解實體深基礎概念時可將粧間土模型的左部與右部打開，將內部粧與粧間土結構向學生展示，使得學生對實體深基礎概念理解更深刻;地基土板的中心設有形狀和尺寸均與基礎模型底面相同的接觸面，基礎模型活動安裝于接觸面上，可將基礎模型取下并將其底面向學生展示，幫助學生理解實體深基礎法的使用條件。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發明提供的實體深基礎法計算群粧基礎承載力的教具的結構示意圖。
[0014]圖2為基礎模型的俯視圖。
[0015]圖3為圖1的AA向剖面圖。
[0016]圖4為地基土板的結構不意圖。
[0017]其中，丨-承臺，2-基礎模型，21-粧，22-粧間土模型，221-左部，222-右部，223-銷軸，23-粧孔，3-地基土板，4-卷面，5-卷軸，6-安裝槽，7-固定槽，8-取物槽，9-接觸面。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細具體說明，本發明的內容不局限于以下實施例。
[0019]本發明提供的實體深基礎法計算群粧基礎承載力的教具，其結構如圖1和圖3所示，包括承臺1、地基土板3、基礎模型2和4個應力擴散組件，所述基礎模型2為長方體，參見圖2，基礎模型2由粧間土模型22和9根粧21構成，粧21嵌于粧間土模型22中開設的粧孔23中并且與粧孔23間隙配合，粧間土模型22由左部221和右部222通過銷軸223鉸接構成，左部與右部完全相同，其連接面穿過中間3個粧孔，承臺I和地基土板3分別固定于基礎模型2的頂面和底面上，參見圖4，地基土板的中心設有形狀和尺寸均與基礎模型底面相同的接觸面9，基礎模型活動安裝于接觸面9上，承臺I的下表面上開設有4個安裝槽6，4個安裝槽的位置與基礎模型的4條頂邊相對應;所述應力擴散組件包括卷軸5和卷面4，所述卷面4由透明材料制成、主體呈梯形并且表面呈折扇扇面狀，卷面4的上底邊固定于安裝槽6中、下底邊與卷軸5固連，卷軸5的尺寸小于安裝槽6的尺寸，地基土板上設有4組固定組件，4組固定組件呈矩形分布并且分別平行于基礎模型的各底邊，所述固定組件包括4個卷軸固定位，所述卷軸固定位為與卷軸相匹配的固定槽7，固定槽7的兩側設有向下凹陷的取物槽8。
[0020]該教具的使用方法如下:
[0021 ] 1、首先向學生展示群粧基礎，講述該組成；
[0022]2、將群粧基礎中的粧和粧間土視為一體，也就是說將粧和粧間土不分，視為一個整體，此時模型轉化實體深基礎模型，將粧間土模型的左部與右部展開，可直接觀測到基礎模型的內部結構，便于學生理解實體深基礎的概念，參見圖4，實體深基礎模型的底面為ABCD;
[0023]3、粧側摩阻力所承擔那部分荷載，這時可視為沿粧邊頂部的四條側邊分別產生一角度為α的應力擴散面，應力擴散后在粧端底面產生一應力擴散底面，將卷軸固定于固定槽7中，卷面模擬應力擴散面，通過將卷軸固定于不同的固定槽中可改變卷面與基礎模型豎直側面之間的夾角，即改變模擬的應力擴散面的角度，參見圖4，本實施例中應力擴散底面為
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【主權項】
1.一種實體深基礎法計算群粧基礎承載力的教具，其特征在于:包括承臺、地基土板、基礎模型和4個應力擴散組件，所述基礎模型為長方體，承臺和地基土板分別固定于基礎模型的頂面和底面上，承臺的下表面上開設有4個安裝槽，4個安裝槽的位置與基礎模型的4條頂邊相對應;所述應力擴散組件包括卷軸和卷面，所述卷面呈梯形，卷面的上底邊固定于安裝槽中、下底邊與卷軸固連，卷軸的尺寸小于安裝槽的尺寸，地基土板上設有4組固定組件，4組固定組件呈矩形分布并且分別平行于基礎模型的各底邊，所述固定組件包括I個以上卷軸固定位。2.根據權利要求1所述的實體深基礎法計算群粧基礎承載力的教具，其特征在于:所述基礎模型由粧間土模型和9根以上粧構成，粧嵌于粧間土模型內部開設的粧孔中并且與粧孔間隙配合。3.根據權利要求2所述的實體深基礎法計算群粧基礎承載力的教具，其特征在于:所述粧間土模型由左部和右部通過銷軸鉸接構成，左部與右部的連接面上設有粧孔。4.根據權利要求1所述的實體深基礎法計算群粧基礎承載力的教具，其特征在于:所述地基土板的中心設有形狀和尺寸均與基礎模型底面相同的接觸面，基礎模型活動安裝于接觸面上。5.根據權利要求1所述的實體深基礎法計算群粧基礎承載力的教具，其特征在于:所述卷軸固定位為與卷軸相匹配的固定槽，固定槽的兩側設有向下凹陷的取物槽。6.根據權利要求1所述的實體深基礎法計算群粧基礎承載力的教具，其特征在于:所述卷面呈折扇扇面狀，卷面的材料為透明材料。
【文檔編號】G09B25/04GK105976695SQ201610428333
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月15日
【發明人】時紅蓮, 嚴紹軍, 馮曉臘
【申請人】中國地質大學（武漢）